铁道车辆车轴锻造及热处理技术
探究机车车辆的车轴锻造工艺
作 中出现车轴裂纹等 现象 ， 严 重 威 胁 着 铁 锤 头 精 密 锻 造 机 已 占 据 世 界 主 要 市 场 ， 因
同时 能 够 完 全 实 现 全 自动 锻 造 ， 能 够 从 产 过 热 ； 源 自坯 料 内部 温 度 分 布 不 均 的缺 陷 ，
能、 质量、 安全环保 、 成 品率 等 方 面 实 现 比 例 如坯 料 开 裂 ， 其 中 就坯 料开 裂 问题 而 言 ，
铁 路 运 输 业 是 国家 大 力 扶 持 和 发 展 的 艺 ， 就 塑 性 成 形 原 理 而言 ， 快 锻 液 压 机具 有 实 现 对 喷 嘴 燃 气 流 量 的 控 制 ， 进 而 防 止 坯
重点行业 ， 关 系 着 我 国 市 场 发 展 的 空 间 和
较大 的锻 造 压 力及 径 向锻 造 锤 头具 有 较 小 料 过 热或 过烧 。 此外 ， 必 须 对 坯料 的均 热时 的打 击 力 ， 因此 ， 快 锻 液 压 机具 有 较佳 的锻 间进 行 严 格控 制 ， 即均 热时 间 ≥２ ｈ； 均热 段 透效 果 。 就 锻 件 的 外观 而 言 ， 若 采 用 快 锻 液 炉 温 ＜ １ ２ ０ ０℃。
当前 奥 地 利 、 德 国等 国 家 已 经 拥 有 相 的 能 量 状 态 ， 一 方 面 会 实 现 金 属 塑 性 的 提 当成 熟 的 火 车 机 车 车 辆 车 轴 锻 造 工 艺 ， 其 高 及 变 形 抗 力 的 降低 ； 另 一 方 面 亦 会 导 致
增 强 车 轴 的 使 用 寿命 ， 避 免 机 车 在 高 速 运 路运输 的安全和稳 定 ， 下 面 针 对 机 车 车 辆
生 产 中车 轴 的 锻 造 工 艺 问题 进 行 阐述 和 讨
提升50钢车轴锻造质量的工艺探讨
提升 50钢车轴锻造质量的工艺探讨摘要：50钢车轴是铁路货车运行的关键大部件，运行寿命期25年，直接关系到铁路运行速度和铁路行车安全。
生产工艺流程复杂，技术条件要求高，工序过程控制严格，本文针对车轴锻造相关工序的生产工艺进行深入探讨，旨在提升50钢车轴的锻造质量，保证行车安全。
关键词：车轴锻造质量工艺前言：50钢车轴是铁路货车资质配件，产品工艺流程复杂，技术条件要求高，锻造工序在全部生产过程中处于举足轻重的地位，它决定车轴的外观质量，消除减少原材料的原始缺陷，为提升内部性能和获得良好组织结构打下基础。
因此，探讨50钢车轴锻造工艺，不断提升锻造质量，对实际生产和铁路行车安全具有积极作用。
1.坯料加热对锻造质量的影响保证轴坯加热质量是提高车轴锻造质量的前提条件，轴坯加热质量直接影响轴坯的锻造性能，应合理制定加热规范，正确控制加热过程，保证加热质量。
轴坯加热采用步进式燃气加热炉，炉体装满可容纳44根钢坯，其中预热段12根及加热段16根，均热段16根。
一共配有10支燃气烧嘴，加热段4个，均热段6个，加热段和均热段每个区域各配有一支控温热电偶。
生产过程中，通过远红外线测温仪随时监控炉内各部温度。
生产过程中，我们发现当出现设备故障不能连续生产，坯料在炉内停留过久时，轴坯在炉内氧化严重，轴坯表面氧化皮较厚，锻轴表面氧化皮坑和压痕比较多，个别造成尺寸不够报废；轴坯锻造塑性差，锻后检验机械性能、金相组织明显偏低。
运行时间长了，炉内均热段轴坯两端面下方会积攒氧化皮，达到一定高度，甚至易发生“粘料”现象，影响轴坯正常出料。
我们采用远红外线测温仪，连续跟踪观测异常情况炉内轴坯温度，得出结论：1、当预热段炉温偏高，轴坯表面温度达到1000℃以上，开始急剧氧化。
2、轴坯在高温区域停炉实时间较长，达到6小时以上，造成脱碳层增厚。
进行工艺优化：1、降低预热段温度，将炉温控制在1000℃以内。
调控加热段和均热段炉温控制在1150℃左右，预热段在800℃左右，氧化速度缓慢，进入加热段和均热段后快速升温，到始锻温度1000℃后，在炉内停留2小时以上，轴坯出炉温度一般在1000--1150℃，即形成“中温适当预热，高温快速加热”的加热工艺。
用于铁道车辆车轴的热处理生产线
１７ ０ ｌｓ ０
受 力部 件 的设 计符 合 要求 。在 压 铸 机 的大 部分 区域
应力 值 都 比较低 ，说 明该压 铸 机 的设 计还 有 较充 分 的改 进空 间 。 同时 ， 限元模 型 还有 优化 的可 能 。 有
参 考 文 献
１ 力 劲 机 械 厂 有 限 公 司． 式 冷 室 压 铸 机 技 术 教 程 ． 京 ： 械 工 业 卧 北 机 出 版 社 ，０ ２ ２０．
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４ 李洪洋 ， 海军 ， 刘 曾
攀 ， 培 杰 ． 吨位 镁 合 金 压 铸 机 定 模 板 减 重 李 高
设 计 的有 限 元 分 析 ． 程 设 计 学 报 ，２３ ．０５ 工 １ （） ０ ． ２
所 以可 以得 出 ， 在此 锁模 力 作用 下 ， 压铸 机抗 疲 劳能 力较 强 ， 具有很 高 的疲 劳强 度 。 计 算结 果 表 明 ， 压 铸机 的设 计 是满 足 要求 的 ， 该 而且 此结 果 和对零 部 件进 行有 限元分 析 的结 果 基本 吻合 。 铸机在 一些 区域 有较 大 优化 设计空 间 ， 压 事实
２ 高 仑 ． 合 金 成 形 技 术 的 开 发 与 应 用 ． 镁 轻合 金 加工 技 术 ，０ ４ ３ ， ２０ （） ３ 张 士 宏 ． 能 与 控 制 在 塑 性 加 工 制 备 与 成 形 中 的应 用 ． 性 工 程 学 智 塑
报 ，０ ４ ６ ． ２０ （）
在 该交 变载 荷循 环 ，１４ 时 ， 劳损 伤 系数 ： ＝０次 疲
，
目前 ， 道 车辆 多 次提 速 ， 铁 车轴 是 铁 道车 辆关 键
铁路货车滚动轴承热轴原因浅析及预防措施
铁路货车滚动轴承热轴原因浅析及预防措施摘要：在铁路货车运行当中，滚动轴承热轴故障，特别是强热、激热故障正在逐步减少，但对于滚动轴承来说一旦发生热轴故障，就会严重危及行车安全，必须果断处置，及时拦停换轮。
因此对滚动轴承热轴原因进行分析并找到解决办法是十分必要的。
关键词：滚动轴承；热轴；；原因分析；预防措施一般来说，铁路货车热轴原因是多方面的，这就要求我们在铁路货车轴承热轴原因分析时要综合考虑，方方面面进行研究，对常见的热轴原因进行一一排查。
1铁路货车轴承热轴原因分析1.1 滚动轴承存在明显质量问题一般情况下，如果轴承的关键性零部件存在制造缺陷，就可能会产生热轴。
这属于滚动轴承质量问题引起的热轴现象。
常见的有轴承内外圈滚道表面出现粗糙度不符合工艺要求的情况，此外，两大摩擦表面的微观凸峰会因为相遇损坏油膜，导致机器处于半摩擦状态，引发热轴。
当然，轴承轴向游隙超过限制，零件有明显裂纹、油脂存在质量不合格等都可能会造成热轴现象。
1.2零件的外观检查及相应尺寸检查不严谨问题对零部件的外观检查及尺寸检查不彻底、不仔细引发的热轴也比较常见，在检修中重点检修内容就是零部件的外观及尺寸检查，当轴承存在比较隐蔽的故障缺陷时，常见的有保持架的窗梁根部存在细小裂纹。
滚子、内外圈滚道存在剥离现象，外圈的牙口及挡边存在缺陷等，在放大镜下如果没有仔细核对检查，很可能因为工作的漏检造成热轴，影响列车运行安全。
因此，建议在对轴承组装前做好相应的轴承尺寸测量，尤其是对自由状态下的轴承装配高度及轴向游隙的检测，一旦游隙过大，轴承的横向冲击力明显加大，很容易损坏轴承，如果轴承的游隙变小，在通过曲线时，因为侧向力的作用，往往会引起摩擦，摩擦产生大量的热，导致轴承热轴发生。
1.3 轴承组装、压装方面原因当轴承在检修过程中清洗不干净，轴承之间的间隙过大或者过小，组装时带有其他的杂质，有故障的或者超过使用期限的配件没有及时的更换，都会导致在使用过程中出现热轴；还有保持架的窗梁根部有裂纹，外圈牙口、内圈小挡边有裂纹或者缺陷，内外圈滚道有裂纹或者剥离等，都会出现热轴。
车轴用钢的碳含量及热处理
火冷却速度, 使 D 增加, 即可 改善韧 性, 降 低冷 脆转 折
温度。
3 讨论
根据上面所讨论的铁素体 珠光体钢的强度、塑性
及韧性与含碳量及其它 因素之 间的 关系, 不 难看出, 提
高含碳量可以提高强度及疲劳强度。但与此同时, 塑性
与韧性都将受到损害。 因此, 为 了保 证塑性 与韧性, 在
事故仍有发生, 如液化气罐的爆炸。因此我们对低应力
脆断, 绝不能掉以轻心。
就车轴用钢而言, 我们必须保证不发生低应力脆断,
因此绝不能轻易提高碳 含量, 尤 其是在目前并 未发生强
度危机的情况下。如果今后必 须提高强度, 则 也应发展
在调质状态下使用的低碳合金钢而不是提高含碳量。
( 收稿日期: 1999- 03- 12)
( 1)
1
b( M Pa) = 15. 4{ f a 3[ 16+ 74. 2 ( N )
+
1. 18 d -
1 2
]
+
( 1-
1
fa3)
[ 46. 7+
0. 23 S 0-
1 2
]
+
6. 3( Si) }
( 2)
式中: f a 铁素体体积百分数;
1- f a 珠光体体积百分数;
钢号
U 74 U 71M n BN b RE
S 0 与 t 之间的比 值不 是定 值。自 奥氏 体状 态冷却 时, 随冷却速度增加, 珠光体量增多, 珠光体含碳量下降, 习
惯上将含碳量低于共析成分的珠光体称为伪珠光体时,
S 0 与 t 的比值将 增大。因 此 S 0 变 小引起 的有 害作 用
铁路货车部件铸造材料热处理工艺研究
铁路货车部件铸造材料热处理工艺研究一、铁路货车铸件材料（一）摇枕、侧架铸用钢。
目前，中国和北美（AAR）摇枕、侧架用铸钢材质强度等级比较接近，主要采用通过加入Mn、Cr、Ni、Mo等元素进行合金化的低碳低合金钢为主。
我国摇枕、侧架用铸钢主要牌号为：ZG25MnNi（B级钢）、ZG25MnCrNi（B+级钢）、ZG25MnCrNiMo（C级铸钢）等。
一方面在铸件的设计上，采用新的型号，如摇枕、侧架由转K2、K4型到转K5、K6型，车钩由13号到16、17号，增加了尺寸和壁厚，并使用高牌号材料：由普碳钢到B级钢，再到B+级钢、C级钢、E级钢等，新材料为低合金钢，可提高铸件的强度和抗疲劳性能；另一方面不断采用新的铸造技术，提高了铸件的质量，为货车的高速、重载提供保障。
（二）车钩铸用钢。
在摇枕、侧架铸造材料的不断进步过程中，车钩用铸钢也经历了从普通碳素钢向力学性能更高的低合金钢的发展历程。
我国采用的C级钢有ZG24SiMnVTi、ZG29MnMoNi和ZG25MnCrNiMo共3个牌号，采用的E级钢牌号为ZG25MnCrNiMo。
目前，我国新造货车装用的均为E级钢（ZG25MnCrNiMo）调质态车钩。
二、铁路货车部件铸造材料热处理技术（一）热处理技术的发展现状。
我国铁路货车摇枕、侧架、车钩等铸钢件采用了潮模砂抛砂造型等机械化程度较高的生产线，与原来广泛采用的震动造型机相比提高了生产效率，造型质量大幅度提高。
现阶段，我国的铁路货车的制芯技术、智能下芯技术、精炼技术、落砂、抛丸强化处理、铸件检测、铸造技术管理等制造与管理方面都拥有了长足的进步。
对于铁路货车关键铸件，摇枕、侧架为B+级钢，采用正火热处理工艺，车钩为E级钢，采用调质热处理工艺。
为了提高铸件热处理质量的一致性，车钩改进为连续式热处理工艺，摇枕、侧架也已推广使用连续式热处理工艺。
（二）热处理技术的优势。
铸钢件经过高温冷却凝固后得到的组织为铸态组织，这取决于化学成分和凝固结晶过程，一般存在较严重的枝晶偏析，组织极不均匀，以及晶粒粗大和魏氏组织等问题，性能较差。
CRH2动车组空心车轴探伤及车轴材料热处理工艺
CRH2动车组空心车轴探伤及车轴材料热处理工艺作者：李志平王玉辉来源：《环球人文地理·评论版》2014年第02期摘要：本文以CRH2型动车组为例，介绍了CRH2动车组空心车轴在现场的探伤流程，给出了CRH2型动车组车轴表面材料的热处理工艺。
关键词：CRH2动车组；空心车轴；探伤；热处理1、研究背景与意义目前，高速动车组是我国运输行业的主要形式之一，以其快速、安全、舒适为特点，备受世界各国的青睐。
目前世界各地高速列车大多采用动车组形式[1-2]。
为了减缓轮对车轨作用力，减少车辆本身的重量以及降低车辆轮对的弹簧质量，目前的我国高速动车组车轴常采用空心车轴。
随着我国列车的大提速，高速动车组怎么样才能安全、快速、舒适的服役成为首要任务。
车轴是车辆转向架的关键承载部件，车轴损伤具有很强隐蔽性和突发性，这将直接危及运输安全，给国家财产和人身安全造成巨大的威胁[3-5]。
车轴是关系高速动车组安全性的一个重要部件，任何非安全设计都是不允许的。
车轴疲劳使用寿命与车轴的材料、热处理工艺都有直接关系。
在动车组运行到一定时间或者距离时，就要对空心车轴进行探伤。
2、 CRH2动车组空心车轴探伤工艺CRH2动车组空心车轴探伤采用的是HAT-M02型空心轴超声波探伤机。
2.1开工前的准备作业流程包括两个方面，一是针对系统动态校验前检查，主要检查探伤设备是否有异常情况；另外一个方面是针对探伤设备进行日常性能校验，日常性能校验通过标准如下：（1）基准缺陷反射波幅必须为满刻度的50～80%；（2）闸门阈值必须为满刻度的40～70%；（3）闸门阈值必须比基准缺陷的反射波幅低10～25%；（4）空心车轴过渡圆弧的反射显示必须均匀。
2.2动车组准备主要是实车探伤前准备工作，如下：（1）探伤工和探伤辅助人员到动车所调度室领取作业计划单，确认探伤作业车辆及轮对位数。
（2）若拆卸带有LKJ2000速度传感器的轴端时，由调度员通知电务段安排人员配合。
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铁道车辆车轴锻造及热处理技术
摘要：介绍了铁路车辆50钢车轴的锻造、热处理主要工艺流程，重点阐述了车
轴在锻造与热处理工艺中所采用的技术及设备。
关键词：50LZ钢；车轴；锻造；热处理
车轴是铁路车辆运行部门的重要组成部分，其质量状况与铁路运输安全直接
相关。
自中国成立初期以来，铁路车辆一直使用40钢轴。
由于钢轴的疲劳强度低，其使用期限短，轴压缩部件容易产生横向裂纹，不能满足目前高列车速度和
大体积的发展要求。
为满足铁路发展的需要，铁道部根据国内物资，生产设备和
技术实力，指定LZ50轴钢（以下简称50钢）钢坯作为铁路提速车专用轴，并参
考一些先进国家的车轴化学成分和技术。
在锻造过程中锻造需要钢坯，液压锻造
和其他先进的锻造装置。
在50钢轴热处理过程中，需要两个正火和一个回火过程。
在我国某工厂轴生产项目的设计中，采用上述新技术，配备国内先进成熟的
设备，积累了一定的经验，以改善未来的轴生产工艺。
一、50钢车轴锻造及热处理工艺流程
车轴锻造工艺流程：
轴坯锯切下料→轴坯加热→车轴锻造→车轴热矫直及打钢字→车轴锻后冷却→车轴锯切两头
车轴热处理工艺流程：
车轴一次正火加热→车轴一次空冷→车轴二次正火加热→车轴二次空冷→车轴回火→车轴回火后冷却→车轴铣端面及取样做金相和机械性能试验（对带试棒的
车轴）
二、车轴制造、检验和试验标准比较
现在国内铁道客货车车轴一般采用TB/T2945-1999。
该标准等效使用
AARM101-1990，其中规定了车轴钢化学成分、机械性能、微观组织、热处理方法、探伤验查、验收和记录等，还规定了二次正火和一次回火的热处理工艺。
EN13261-2010规定了EA1N、EA1T和EA4T3不同材质和工艺车轴的化学成分、机械性能、微观组织、疲劳性能、几何尺寸公差、超声波探伤、残余应力以及防
护标记，并给出了检测方法。
其中，EA1N和EA1T材料成分相同，为碳素钢，
EA4T为合金钢；EA1N进行正火处理，EA1T和EA4T进行淬火处理。
AARM101-2012规定车轴材料采用碳素钢，并根据热处理工艺不同把车轴分
成了3种等级：即F级
（二次正火和回火）、G级（淬火和回火）和H级（正火、淬火和回火）；
规定了每个等级车轴钢的化学成分、拉伸性能、微观组织、热处理方法、探伤检查、验收和标记等，并给出了美国D、E、F、G和K型车轴的几何尺寸和公差。
三、50钢车轴锻造采用的主要工艺设备
根据车轴生产技术流程，车轴锻造热处理产品线主要使用带锯机、轴坯加热炉、快锻液压机组、车轴热矫直机、冷床、正火炉、回火炉等设备，以下就对主
要设备的选择情况做简要介绍。
3.1国外仿行螺旋轧制车轴成形技术
国外一些大的国家均采用自由锻或精锻机锻造铁路车轴。
前苏联从20世纪五十年代开始研究仿行螺旋轧制车轴的工艺，已经建成一座车轴厂。
仿形螺旋轧基
本工艺特征是在三个轧辊之间轧制外加轴向张力的轧件，通过仿形板控制轧辊间
距的变化，轧出要求的台阶。
轧制过程中轧件中部为不变形的刚性区，轧件受连
续交变应力的作用，在轧件半径二分之一处附近区域有可能产生疏松。
由于仿形
螺旋轧件的台阶受轧辊过渡角的影响，使轧件的成形精度不可能很高，而且其产
品表面螺旋痕较严重，所以单边余量较大，造成材料的利用率低，仅为66.7%，
生产效率也低于精锻机。
仿形螺旋轧制由于张力系统和
仿形板的使用，必须采用复杂的液压系统，使得设备庞杂。
基于以上原因，
本文将不在赘述此种工艺。
3.2楔横轧多楔轧制火车RD2轴的成形研究
楔横轧是一种高效的轴类零件塑性成形新工艺和新技术，两个带楔形模具的
轧辊，以相同的方向旋转并带动圆形轧件旋转，轧件在楔形孔型的作用下，轧制
成各种形状的台阶轴。
从成形机理上讲，用楔横轧单楔成形RD2轴是可能的，但
模具直径将达到3m，设备总高度将达到9m，制造如此庞大的设备势必很困难且
操作不便。
四、车轴热处理设备
目前，国产轴热处理生产设备主要有步进炉、悬挂链热处理。
阶梯式热处理
设备的工作原理是在炉底部的纵向槽形间隙中设置两个或多个步进梁。
步进梁反
复上下和前后移动。
吊链式热处理设备的工作原理是将吊轴垂直悬挂或安装在吊
轨上，并采用堆积推链运输。
传送机构包括轨道、回转装置、牵引链、货物小车、驱动装置、控制装置等由可调速的牵引链组成，推动器外链条以一定间距排列，
以沿着承载轨道驱动货物小车并且轴悬挂在货车的负载梁上。
以上两种热处理设备在中国使用，生产过程也有自己的特点。
踩炉的热损失
相对较小，但设备维护相对复杂。
由于悬臂链式热处理炉在轴头冲孔后需要进行
提升热处理，轴坯的相对损失大，设备维护相对简单。
采用踩炉式的国内企业主
要包括太原重工、长春机车厂、北方锻造公司等企业，用挂链热处理方式企业包
括铜陵车辆厂、沈阳机车车辆厂。
在设计过程中，由于受当时电价及投资的影响，采用了步进式燃气正火炉、
推杆式回火炉设备。
步进式燃气正火炉：设计选择了两台结构尺寸相同的步进式燃气正火炉设备
进行车轴的1次、2次正火。
设备由两个液压缸驱动炉子步进梁的升降和水平运动，燃烧系统为炉顶上10个平焰烧嘴和侧壁上4个FR型烧嘴，在炉长方向将炉
膛分三段进行炉温自动控制。
设备主要参数：加热温度：810℃～870℃；炉温控制精度：±10℃以内；生产率：8根～9根轴/h；炉底尺寸2.78m×13.65m
回火炉：该回火炉在进料端有液压式推料机，采用电阻加热，在炉长方向将
炉膛分成6个区，进行温度控制，通过6台热风风机及导流板的作用，使车轴加
热均匀。
五、结束语
作为我国重点扶持、不余遗力发展的国之重器，铁路运输行业中铁路的跳跃
式发展会使我国的铁道运输行业拥有极大的市场空间，同时这一定会让轨道车辆
的车轴市场发展有一个巨大的提升。
只要我国的车轴加工生产企业能够抓住时代
的机遇，就能搭载上铁路重载的顺风车，打造出一个属于我国的车轴生产业的黄
金时代，同时与铁路发展相辅相成，大大提升我国铁路运输硬实力。
参考文献：
[1]崔波.金属材料热处理工艺与技术分析[J/OL].世界有色金属，2018（20）
[2]钱宏义，钱文勇.金属材料热处理工艺与技术分析[J].科技风，2018（33）。